计算机网络概述

计算机网络是一些互相连接的、自治的计算机的集合。

Q1:互联网最重要的两个特点是什么?

A1:连通性和共享性

  • 连通性
    互联网用户之间,不管距离有多远,都可以非常便捷、非常经济(大多数情况下免费)地交换各种信息,好像所有的终端都是连接在一起的一样。
  • 共享性(资源共享)
    信息共享,软件共享,硬件共享等,由于网络的存在,这些资源就好像在用户身边一样可以方便的使用。

Q2:因特网发展的阶段?

A2:
① 从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程,产生了TCP/IP协议
② 建成了三级结构的因特网(主干网,地区网,校园/企业网)
③ 逐渐形成了多层次 ISP(Internet service provider) 结构的因特网。(中国联通,中国电信等互联网服务提供者,即ISP)

Q3:因特网的组成?

A3:互联网的组成包括了边缘部分和核心部分
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边缘部分:用户利用核心部分提供的服务直接使用网络进行通信并交换或共享信息;主机称为端系统,(是进程之间的通信)

两类通信方式:

  • 客户服务器方式:客户是服务的请求方,服务器是服务的提供方;客户程序:一对多,必须知道服务器程序的地址;服务程序:可同时处理多个远地或本地客户的请求(被动等待);
  • 对等连接方式(p2p):平等的、对等连接通信。既是客户端又是服务端;

核心部分:为边缘部分提供服务的部分(提供连通性和交换)(主要由路由器和网络组成);

核心中的核心:路由器(转发收到的分组,实现分组交换)

交换——按照某种方式动态地分配传输线路的资源:

  • 电路交换:建立连接(占用通信资源)→通话(一直占用通信资源)→释放资源(归还通信资源)始终占用资源;

  • 报文交换:基于存储转发原理(时延较长);

  • 分组交换:报文(message)切割加上首部(包头header)形成分组(包packet);
    优点:高效(逐段占用链路,动态分配带宽),灵活(独立选择转发路由),迅速(不建立连接就发送分组),可靠(保证可靠性的网络协议);存储转发时造成时延;

后两者不需要预先分配传输带宽;
电路交换没有采用存储转发机制的交换方式。
路由器处理分组过程:缓存→查找转发表→找到合适端口;

Q4:计算机网络的分类有哪几种?

  • 按作用范围:WAN(广),MAN(城),LAN(局),PAN(个人);
  • 按使用者:公用网,专用网;
  • 按介质:有线网,光纤网,无线网络;
  • 按无线上网方式:WLAN,WWAN(手机);
  • 按通信性能:资源共享,分布式计算机,远程通信网络。

Q5:计算机网路的性能如何衡量?

1) 速率(比特每秒b/s):数据量/信息量的单位;

2) 带宽(两种):①频域称谓,赫兹Hz,信号具有的频带宽度;②时域称谓,比特每秒(b/s),通信线路的最高数据率;两者本质一样,宽度越大,传输速率自然越高;

3) 吞吐量:单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。受网络的带宽或网络的额定速率的限制

4) 时延:

  • 发送时延(传输时延):发生在及其内部的发送器中;
    发送时延(传输时延)

  • 传播时延:发生在及其外部的传输信道媒体上;
    传播时延

  • 处理时延:交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。

  • 排队时延:结点缓存队列中分组排队所经历的时延。(取决于当时的通信量);

  • 数据的发送速率不是比特在链路上的传播速率。

Q6:计算机网络的体系结构是怎样的?

计算机网络的各层及其协议的集合称为网络的体系结构

体系结构主要分为OSI七层模型和TCP/IP四层模型
其本质都是按照不同的协议进行不同的分层

协议——为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。 三要素:语法(结构和格式),语义(动作),同步(顺序);

分层的好处:
①各层之间是独立的;
②灵活性好;
③结构上可分割开;
④易实现和维护;
⑤能促进标准化工作。

OSI/RM——开放系统互连参考模型(法律上的国际标准)

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OSI自身缺陷:

1) 会话层在大多数应用中很少用到,表示层几乎是空的。
2) 在数据链路层与网络层之间有很多的子层插入,每个子层有不同的功能。
3) OSI模型将“服务”与“协议”的定义结合起来,使得参考模型变得格外复杂,将它的实现起是困难的。
4) 寻址、流控与差错控制在每一层里都重复出现,必然降低系统效率。
5) 关于数据安全性,加密与网络管理等方面的问题也在参考模型的设计初期被忽略了。参考模型的设计更多是被通信思想所支配,很多选择不适合于计算机与软件的工作方式。很多“原语“在软件的很多高级语言中实现起来很容易,但严格按照层次模型编程的软件效率很低。

TCP/IP——事实上的国际标准

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TCP/IP的缺陷
1) 它在服务、接口与协议的区别上不清楚。一个好的软件工程应该将功能与实现方法区分开来,TCP/IP恰恰没有很好的做到这点,这就使得TCP/IP参考模型对于使用新技术的指导意义不够。

2) TCP/IP的主机-网络层本身并不是实际的一层,它定义了网络层与数据链路层的接口。物理层与数据链路层的划分是必要和合理的,一个好的参考模型应该将它们区分开来,而TCP/IP参考模型却没有做到这点。

实际上使用的模型——五层体系结构

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五层体系结构:

  • 应用层:为用户正在运行的程序提供服务;(HTTP,SMTP,FTP);
  • 运输层:负责进程之间的通信提供服务(TCP报文段,UDP用户数据包)(复用和分用);
  • 网络层:负责分组交换网上的不同主句提供通信服务(IP);
  • 数据链路层:将网络层交下来的IP数据报组装成帧,在两个相邻节点(主机和路由器之间或路由器之间)间的链路上“透明”地传送帧中的数据;
  • 物理层:透明地传送比特流(双绞线、同轴电缆等不在物理层)。

Q9:实体、协议、服务之间的关系?

实体——任何可发送或接受信息的硬件或软件进程;

协议—控制两个对等实体(或多个实体)进行通信的规则的集合;(水平的)

  • 在协议的控制下,两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务(垂直的)。
  • 要实现本层协议,还需要使用下层所提供的服务。
  • 同一系统相邻两层的实体进行交互的地方,称为服务访问点 SAP (Service Access Point)。
  • 下面的协议对上面的服务用户是透明的。

网络体系结构两层的实体间交换信息的位置称为SAP服务访问点。

IP over Everything , Everything over IP

everything over ip的意思是不管哪种数据形式,图像,声音,文件等等都可以通过TCP/IP实现互联互通,比如视频会议,VoLTE,等等。

ip over everything的意思是TCP/IP可以用在不同的异构网络中,对上层应用屏蔽不同的通信子网。
可以把点对点的网络,以太网,atm,dvb,卫星网,4g网,看成是特定的一种网络通信技术,从ip层看上去,就把他们的差异抹平了,不管规模多大,都是传输ip包的具体网络技术而已。

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